2. Приклади розв’язання типових задач з теми 1

Задача 1. За допомогою рівнянь реакцій довести хімічний характер наведених оксидів:

a) CaO, Na₂O; б) Al₂O₃, SnO₂; в) V₂O₅, CrO₃, Mn₂O₇; г) CO₂, N₂O₃ .

+1

+2

Розв’язання. а) Хімічний характер оксиду визначається його відношенням до ки­слот і лугів.

Na₂O, CaO  основні оксиди, отже, вони реагують з кислотами та кислотними оксидами, утворюючи солі­, наприклад:

Na₂O + 2HNO₃ = 2NaNO₃ + H₂О;

CaO + N₂O₅ = Ca(NO₃)₂.

б

+3

+4

) Al₂O₃, SnO₂  амфотерні оксиди. Вони мають двоїстий хімічний характер: залежно від партнера по реакції можуть виявляти і основний, і кислотний характер, утворюючи солі під час взаємодії як з кислотами, так і з основами, наприклад:

Al₂O₃ + 2NaOH 2NaAlO₂ + H₂O;

або Аl₂O₃ + 6NaOH 2Na₃AlO₃ + 3H₂O;

Al₂O₃ + 3H₂SO₄ = Al₂(SO₄)₃ + 3H₂O;

SnO₂ + K₂O K₂SnO₃;

SnO₂ + 4HCl = SnCl₄ + 2H₂O.

+5

+6

+7

в) V₂O₅, CrO₃, Mn₂O₇  кислотні оксиди. Отже, вони утворюють солі з основами й основними оксидами, а також з амфотерними оксидами та гідроксидами, які також можуть виявляти основні властивості, наприклад:

V₂O₅ + 2NaOH = 2NaVO₃ + H₂O;

Mn₂O₇ + 2NaOH = 2NaMnO₄ + H₂O.

Для написання продуктів реакції солеутворення, що відбувається між кислотним оксидом та основою або основним оксидом, до кислотного оксиду треба уявно додати воду, записати формулу відповідної кислоти та визначити заряд кислотного залишку.

Наприклад, у реакції

K₂O + СrO₃ = …

кислотний оксид  CrO₃. Додаючи уявно воду, одержуємо формулу відповідної кислоти

CrO₃  H₂O = H₂CrO₄ (хромова кислота),

а заряд кислотного залишку  СrO₄^2. Отже, рівняння реакції записується таким чином:

K₂O + СrO₃ = K₂CrO₄.

г

+4

+3

) CO₂, N₂O₃  кислотні оксиди, оскільки це солетворні оксиди неметалів, тоді для них можна запропонувати наступні рівняння реакцій, які доводять їх хімічний характер:

CO₂ + Na₂O = Na₂CO₃;

3N₂O₃ + Al₂O₃ = 2Al(NO₂)₃.

З

+2

+2

+2

+2

адача 2. Визначити хімічний характер наведених гідроксидів: а) Ba(OH)₂, Fe(OH)₂; б) Sb(OH)₃, H₂PbO₃; в) HMnO₄, HNO₂ та довести його за допомогою рівнянь реакцій.

Розв’язання. а) Ba(OH)₂, Fe(OH)₂  гідрати основних оксидів BaO i FeO, тому вони є основами. До того ж Ba(OH)₂ – розчинна у воді основа  луг. Ці оксиди взаємодіють з речовинами кислотного характеру (кислотами, кислотними оксидами, кислими солями тощо); наприклад:

кислота

Ba(OH)₂ + H₂SO₄ = BaSO₄ + 2H₂O;

кислотний оксид

Fe(OH)₂ + Cl₂O = Fe(ClO)₂ + H₂O;

кисла сіль

+3

Ba(OH)₂ + Ba(HSO₄)₂ = 2BaSO₄+ 2H₂O;

б) Sb(OH)₃,  амфотерний гідроксид  гідрат амфотерного оксиду Sb₂O_3.. Усі амфотерні гідроксиди погано розчинні у воді (додаток 4) та виявляють двоїсті хімічні властивості: взаємодіючи з кислотами та кислотними оксидами, реагують як оcнoви, а з речовинами основного характеру  виявляють кислотні властивості; наприклад:

кислота

Sb(OH)₃ + 3HClO₃ = Sb(ClO₃)₃ + 3H₂O;

Sb(OH)₃ H₃SbO₃ або Sb₂O₃  H₂O = 2HSbO₂;

2

основний оксид

HSbO₂ + Na₂O = 2NaSbO₂ + H₂O;

в

+7

+3

) HMnO₄, HNO₂  кислоти, які є гідратами кислотних оксидів (ангідридів) Mn₂O₇, N₂O₃. Кислоти взаємодіють з речовинами основного характеру з утворенням солей; наприклад:

основний оксид

2HMnO₄ + K₂O = 2KMnO₄ + H₂O;

H

амфотерний оксид

NO₂ + ZnO = Zn(NO₂)₂ + H₂O.

Задача 3. Визначити, до якого класу належать наведені хімічні сполуки та навести рівняння реакцій їх одержання: а) KOH, Cu(OH)₂; б) H₂SO₄, H₂SiO₃; в)Al(OH)₃, Sn(OН)₂; г) СaSO₄; д) NaHSO₃, Ca(HCO₃)₂; е) (CuOH)NO₃, (AlOH)SO₄

Розв’язання. а) KOH – розчинна у воді основа (луг); луги зазвичай одержують безпосередньою взаємодією основного оксиду з водою:

K₂O + H₂O = 2KOH

або, взаємодією металу з водою (цей спосіб застосовують тільки для одержання лугів):

+2

2K + 2H₂O = 2KOH + H₂.

Сu(OH)₂  нерозчинна у воді основа, яку можна одержати за реакцією подвійного обміну  дією лугу на водні розчини, у цьому разі, солей купруму:

розчинна

СuSO₄ + 2KOH = Cu(OH)₂ + K₂SO₄;

+6

розчинна

Сu(NO₃)₂ + 2NaOH = Cu(OH)₂ + 2NaNO₃.

б) H₂SO₄  сульфатна оксигенвмісна кислота, яку можна одержати взаємодією кислотного оксиду з водою:

SO₃ + H₂O = H₂SO₄.

H₂SiO₃ – поганорозчинна оксигенвмісна силікатна (кремнієва) кислота, яку одержують за реакцією подвійного обміну  взаємодією розчинного у воді силікату з сильнішою або менш леткою кислотою (найчастіше сульфатною):

N

+3

+2

a₂SiO₃ + H₂SO₄ = H₂SiO₃ + Na₂SO₄.

в) Al(OH)₃, Sn(OH)₂  нерозчинні у воді амфотерні гідроксиди, які можна одержати, як і нерозчинні основи, реакцією подвійного обміну між розчинною у воді сiллю металу і розчином лугу:

AlCl₃ + 3NaOH = Al(OH)₃ + 3NaCl.

Якщо розчин лугу буде взято у надлишку, то утворюваний амфотерний гідроксид розчинятиметься, оскільки виявляє кислотні властивості:

Al(OH)₃ + 3NaOH = Na₃[Al(OH)₆].

Амфотерний гідроксид можна одержати також і за реакцією обміну:

Na₂SnO₂ + H₂SO₄ = H₂SnO₂ + Na₂SO₄.

г) СaSO₄  поганорозчинна середня сіль. Найпоширенішими способами одержання середніх солей є реакції кислотно-основної взаємодії; наприклад:

С

кислота

основa

a(OH)₂ + H₂SO₄ = СaSO₄ + 2H₂O;

С

кислотний оксид

a(OH)₂ + SO₃ = СaSO₄  + H₂O;

С

основний оксид

aO + H₂SO₄ = СaSO₄ + H₂O;

СaO + SO₃ = СaSO₄.

Для одержання погaнорозчинних солей також використовують реакції подвійного обміну за участю розчинних у воді речовин; наприклад:

Сa(NO₃)₂ + Na₂SO₄ = CaSO₄ + 2NaNO₃

або

Ca(NO₃)₂ + H₂SO₄ = CaSO₄ + 2HNO₃.

д) NaHSO₄ і Ca(HCO₃)₂  кислі солі, продукти неповного заміщення атомів Гідрогену багатоосновних кислот атомами металів. NaHSO₄ – натрію гідросульфат; Ca(HCO₃)₂  кальцію гідрокарбонат. Загальним способом одержання кислих солей є реакції взаємодії середньої солі з однойменною кислотою (з тією, що має однаковий із сіллю кислотний залишок); наприклад:

Na₂SO₄ + H₂SO₄ = 2NaHSO₄

або реакції взаємодії солі з іншою кислотою, яку беруть у недостачі:

N

недостача

a₂SO₄ + HNO₃ = NaHSO₄ + NaNO₃.

Кислу сіль можна також одержати взаємодією основи з кислотою, якщо взяти надлишкову ( порівняно з потрібним для нейтралізації) кількість кислоти:

С

надлишок

a(OH)₂ + 2H₂CO₃ = Ca(HCO₃)₂ + 2H₂O.

е) (СuOH)NO₃, (AlOH)SO₄  основні солі, продукти неповного заміщення гідроксогруп багатокислотних основ кислотними залишками. (СuOH)NO₃ –

купруму гідроксонітрат; (AlOH)SO₄  алюмінію гідроксосульфат.

Основні солі зазвичай одержують дією кислоти, яку беруть у недостачі, на основу; наприклад:

C

недостача

u(OH)₂ + HNO₃ = (CuOH)NO₃ + H₂O

або дією лугу, узятого в недостачі, на середню розчинну сіль:

A

недостача

l₂(SO₄)₃ + 2NaOH = 2(AlOH)SO₄ + Na₂SO₄.

Під час взаємодії основних солей з кислотами утворюються середні солі; наприклад:

2(AlOH)SO₄ + H₂SO₄ = Al₂(SO₄)₃ + 2H₂O,

а під час взаємодії з лугами  основи:

(СuOH)NO₃ + NaOH = Cu(OH)₂ + NaNO₃.

Задача 4. За формулами наведених оксидів Al₂O₃, MnO₂, CO₂, SeO₃, BaO, K₂O визначити формули відповідних гідроксидів.

Розв’язання. Гідроксиди кислотних оксидів (CO₂, SeO₃)  це кислоти; гідроксиди амфотерних оксидів (Al₂O₃, MnO₂) виявляють амфотерні властивості, а гідроксиди основних оксидів (BaO, K₂O)  основи. Тому запишемо формули відповідних гідроксидів:

CO₂  H₂O = H₂CO₃ карбонатна (вугільна кислота);

SeO₃  H₂O = H₂SeO₄ селенатна (селенова кислота);

Al₂O₃  H₂O = H₂Al₂O₄ = 2HAlO₂ або Al₂O₃  3H₂O = H₆Al₂O₆ = 2H₃AlO₃   2Al(OH)₃ – амфотерний алюмінію гідроксид;

MnO₂  H₂O = H₂MnO₃ або MnO₂  2H₂O = H₄MnO₄  Mn(OH)₄ – амфотерний мангану (ІV) гідроксид; BaO  H₂O = Ba(OH)₂ – барію гідроксид (луг);

K₂O  H₂O = K₂O₂H₂ = 2KOH – калію гідроксид (луг).

З

+1

+7

адача 5. Закінчити рівняння реакцій:

а

+5

) Na₂O + Cl₂O₇ = в) Ca(HCO₃)₂ + KOH =

б) NaOH + V₂O₅ = г) (MgOH)Cl + HNO₃ =

Р

+7

+7

озв’язання. а) Реагуючи між собою, оксиди протилежного хімічного характеру, взаємодіючи між собою, утворюють солі. Щоб визначити кислотний залишок солі, знаходимо формулу відповідної кислоти:

кислотний оксид

Cl₂O₇  H₂O = H₂Cl₂O₈ = 2HСlO₄ (хлорна кислота).

О

+1

тже, рівняння реакцій матиме вигляд:

N

основний оксид

a₂O + Cl₂O₇ = 2NaClO₄.

+5

б) Оскільки V₂O₅  кислотний оксид (метал в оксиді має ступінь окиснення +5), знаходимо формулу відповідної кислоти, щоб визначити кислотний залишок:

V₂O₅  H₂O = H₂V₂O₆ = 2HVO₃,

Тому рівняння хімічної реакції матиме вигляд:

2NaOH + V₂O₅ = 2NaVO₃ + H₂O.

в) Кислі солі можуть вступати в реакції солеутворення з речовинами, здатними проявляти основний характер, наприклад:

Ca(HCO₃)₂ + 2KOH = CaCO₃ + K₂CO₃ + 2H₂O.

г) Основні солі зазвичай вступають у реакції солеутворення з речовинами, що мають кислотні властивості, наприклад:

2(MgOH)Cl + 2HNO₃ = MgCl₂ + Mg(NO₃)₂ + H₂O.